如果僅僅有感官和肌肉，人的四肢并不能動(dòng)作。一方面是因?yàn)閬?lái)自感官的信號(hào)沒(méi)有器官去接收和處理，另一方面也是因?yàn)闆](méi)有器官發(fā)出神經(jīng)信號(hào)，驅(qū)使肌肉發(fā)生收縮或舒張。同樣，如果機(jī)器人只有傳感器和驅(qū)動(dòng)器，機(jī)械臂也不能正常工作。原因是傳感器輸出的信號(hào)沒(méi)有起作用，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)也得不到驅(qū)動(dòng)電壓和電流，所以機(jī)器人需要有一個(gè)控制系統(tǒng)，用硬件和軟件組成一個(gè)的控制系統(tǒng)。

機(jī)器人控制系統(tǒng)的功能是接收來(lái)自傳感器的檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)操作任務(wù)的要求，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂中的各臺(tái)電動(dòng)機(jī)就像我們?nèi)说幕顒?dòng)需要依賴自身的感官一樣，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制離不開(kāi)傳感器。機(jī)器人需要用傳感器來(lái)檢測(cè)各種狀態(tài)。機(jī)器人的內(nèi)部傳感器信號(hào)被用來(lái)反映機(jī)械臂關(guān)節(jié)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，機(jī)器人的外部傳感器信號(hào)被用來(lái)檢測(cè)工作環(huán)境的變化。

所以機(jī)器人的神經(jīng)與大腦組合起來(lái)才能成一個(gè)完整的機(jī)器人控制系統(tǒng)。

機(jī)器人控制系統(tǒng)概念

機(jī)器人控制系統(tǒng)是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標(biāo)和功能的管理系統(tǒng)。控制系統(tǒng)意味著通過(guò)它可以按照所希望的方式保持和改變機(jī)器、機(jī)構(gòu)或其他設(shè)備內(nèi)任何感興趣或可變化的量?？刂葡到y(tǒng)同時(shí)是為了使被控制對(duì)象達(dá)到預(yù)定的理想狀態(tài)而實(shí)施的。控制系統(tǒng)使被控制對(duì)象趨于某種需要的穩(wěn)定狀態(tài)。

機(jī)器人控制系統(tǒng)特點(diǎn)

機(jī)器人的控制技術(shù)是在傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因此兩者之間并無(wú)根本的不同。但機(jī)器人控制系統(tǒng)也有許多特殊之處。其特點(diǎn)如下：

1、機(jī)器人控制系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)非線性系統(tǒng)。引起機(jī)器人非線性因素很多，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)件、驅(qū)動(dòng)元件等都會(huì)引起系統(tǒng)的非線性。

2、機(jī)器人控制系統(tǒng)是由多關(guān)節(jié)組成的一個(gè)多變量控制系統(tǒng)，且各關(guān)節(jié)間具有耦合作用。具體表現(xiàn)為某一個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，會(huì)對(duì)其他關(guān)節(jié)產(chǎn)生動(dòng)力效應(yīng)，每一個(gè)關(guān)節(jié)都要受到其他關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的擾動(dòng)。因此工業(yè)機(jī)器人的控制中經(jīng)常使用前饋、補(bǔ)償、解耦和自適應(yīng)等復(fù)雜控制技術(shù)。

3、機(jī)器人系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)，其動(dòng)力學(xué)參數(shù)隨著關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)位置的變化而變化。

4、較高級(jí)的機(jī)器人要求對(duì)環(huán)境條件、控制指令進(jìn)行測(cè)定和分析，采用計(jì)算機(jī)建立龐大的信息庫(kù)，用人工智能的方法進(jìn)行控制、決策、管理和操作，按照給定的要求，自動(dòng)選擇最佳控制規(guī)律。

機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本要求

從使用的角度講，機(jī)器人是一種特殊的自動(dòng)化設(shè)備，對(duì)其控制有如下要求：

1、多軸運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制，以產(chǎn)生要求的工作軌跡。因?yàn)闄C(jī)器人的手部的運(yùn)動(dòng)是所有關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，要使手部按照規(guī)定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，就必須很好地控制各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動(dòng)作，包括運(yùn)動(dòng)軌跡、動(dòng)作時(shí)序的協(xié)調(diào)。

2、較高的位置精度，很大的調(diào)速范圍。除直角坐標(biāo)式機(jī)器人外，機(jī)器人關(guān)節(jié)上的位置檢測(cè)元件通常安裝在各自的驅(qū)動(dòng)軸上，構(gòu)成位置半閉環(huán)系統(tǒng)。此外，由于存在開(kāi)式鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙等，使得機(jī)器人總的位置精準(zhǔn)度降低，與數(shù)控機(jī)床比，約降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。但機(jī)器人的調(diào)速范圍很大，通常超過(guò)幾千。這是由于工作時(shí)，機(jī)器人可能以極低的作業(yè)速度加工工件；空行程時(shí)，為提高效率，又能以極高的速度移動(dòng)。

3、系統(tǒng)的靜差率要小，即要求系統(tǒng)具有較好的剛性。這是因?yàn)闄C(jī)器人工作時(shí)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不受外力干擾，若靜差率大將形成機(jī)器人的位置誤差。

4、位置無(wú)超調(diào)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。避免與工件發(fā)生碰撞，在保證系統(tǒng)適當(dāng)響應(yīng)能力的前提下增加系統(tǒng)的阻尼。

5、需采用加減速控制。大多數(shù)機(jī)器人具有開(kāi)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其機(jī)械剛度很低，過(guò)大的加減速度會(huì)影響其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，運(yùn)動(dòng)啟停時(shí)應(yīng)有加減速裝置。通常采用勻加減速指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6、各關(guān)節(jié)的速度誤差系數(shù)應(yīng)盡量一致。機(jī)器人手臂在空間移動(dòng)，是各關(guān)節(jié)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，尤其是當(dāng)要求沿空間直線或圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)。即使系統(tǒng)有跟蹤誤差，仍應(yīng)要求各軸關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的速度放大系數(shù)盡可能一致，而且在不影響穩(wěn)定性的前提下，盡量取較大的數(shù)值。

7、從操作的角度看，要求控制系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，盡量降低對(duì)操作者的要求。因此，在大部分的情況下，要求控制器的設(shè)計(jì)人員完成底層伺服控制器設(shè)計(jì)的同時(shí)，還要完成規(guī)劃算法，而把任務(wù)的描述設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單的語(yǔ)言格式由用戶完成。

8、從系統(tǒng)的成本角度看，要求盡可能地降低系統(tǒng)的硬件成本，更多的采用軟件伺服的方法來(lái)完善控制系統(tǒng)的性能。